IGBT snubbercondensatoren

IGBT snubbercondensatoren

In de vermogenselektronica worden IGBT's (Insulated Gate Bipolar Transistors) veel gebruikt voor schakeltoepassingen. Hun snelle schakelsnelheden kunnen echter leiden tot ongewenste effecten zoals:   

• Hoge dv/dt (veranderingssnelheid van de spanning): Dit kan overmatige spanningspieken over de IGBT veroorzaken, waardoor het apparaat beschadigd kan raken.  
• Hoge di/dt (veranderingssnelheid van stroom): Dit kan elektromagnetische interferentie (EMI) genereren en de bijbehorende circuits belasten.   

Snubberschakelingen

Om deze problemen te beperken, worden snubbercircuits gebruikt. Een belangrijk onderdeel van deze schakelingen is de snubbercondensator. 

Hoe IGBT-snubbercondensatoren werken

• Spanningspieken: Wanneer de IGBT uitschakelt, kan de parasitaire inductie in het circuit een snelle spanningsstijging over het apparaat veroorzaken. De snubbercondensator absorbeert deze plotselinge spanningspiek en beperkt zo de piekspanning over de IGBT.  
• Huidig schakelen: Tijdens de uitschakelovergang biedt de snubbercondensator een pad voor de stroom om tijdelijk te stromen, waardoor de di/dt wordt verminderd en de EMI wordt geminimaliseerd.   

Belangrijkste kenmerken van IGBT-snubbercondensatoren

• Hoogspanningswaarde: Moet bestand zijn tegen de piekspanningen die optreden tijdens het schakelen.
• Lage ESR (equivalente serieweerstand): Minimaliseert energieverliezen binnen de condensator. 
• Snel opladen/ontladen: In staat om snel energie op te nemen en weer af te geven tijdens het schakelen.
• Compact formaat: Om de benodigde ruimte in vermogenselektronische systemen te minimaliseren.

Soorten snubbercondensatoren voor IGBT

• Filmcondensatoren: Vaak gebruikt vanwege hun hoge spanningswaarden, lage ESR en goede temperatuurstabiliteit.
• Keramische condensatoren: Bieden een hoge capaciteit in een kleine behuizing, maar kunnen beperkingen hebben in spanningsbereik en temperatuurstabiliteit.   

Ontwerpoverwegingen

Bij de selectie en het ontwerp van snubbercondensatoren moet zorgvuldig rekening worden gehouden met:

• IGBT-schakelkarakteristieken: In-/uitschakeltijden, piekstromen en spanningen.
• Circuitparameters: Parasitaire inductantie, belastingskarakteristieken.
• Topologie van het snubbercircuit: Verschillende snubberconfiguraties (R-C, RCD) hebben verschillende gevolgen voor de prestaties van het circuit.  

Voordelen van het gebruik van snubbercondensatoren

• Verbeterde betrouwbaarheid van IGBT: Minder stress op het apparaat, wat leidt tot een langere levensduur.
• Minder EMI-uitstoot: Minimaliseert elektromagnetische interferentie.
• Verbeterde systeemefficiëntie: Lagere vermogensverliezen dankzij lagere schakelverliezen.